Il Calabrone Elettrico

Uno studio del 2010 dei ricercatori dell’università di Tel Aviv ha scoperto e dimostrato che una specie di calabrone (Vespa orientalis) converte la luce solare in energia elettrica utilizzando un pigmento chiamato xantopterina. Xanthopterin

Questa è la prima prova scientifica di un membro del regno animale che utilizza l’energia solare per ricavarne energia.

La maggior parte delle vespe sono più attive durante la mattina presto quando le temperature sono più miti mentre il calabrone orientale è unico nel mostrare un picco di attività durante la metà del giorno quando l’irraggiamento solare è più intenso: questo imenottero costruisce i nidi sotterranei proprio quando gli altri insetti stanno al fresco e al riparo dal sole cocente.

Come funziona questo sorprendente e, ad oggi, unico sistema? Intanto è necessario dire che a diffferenza dei vegetali che sintetizzano sostanze nutritive producendo cataboliti tramite un processo di riduzione, il calabrone produce corrente elettrica.Oosterse_hoornaar_Vespa_orientalis_(1)

Questa produzione avviene tramite le bande gialle presenti nell’addome: queste bande, formate da 15 strati di pigmento ripiegati, contengono la xantopterina. L’attività enzimatica di questa molecola è stata rilevata più alta nei calabroni esposti a radiazioni ultraviolette rispetto a calabroni tenuti al buio.

In aggiunta, il potenziale dielettrico tra le membrane ripiegate del pigmento è risultato essere negativo in condizioni normali ma se le bande gialle venivano esposte alla luce, il potenziale elettrico aumentava.

RIFERIMENTI

  • Solar energy harvesting in the epicuticle of the Oriental hornet
    – Marian Plotkin Ph.D. – National University of Singapore
    – Professor Jacob S. Ishay – Department of Physiology and Pharmacology, Sackler
    Faculty of Medicine, Tel-Aviv University
    – Professor David J. Bergman – School of Physics and Astronomy, Raymond and Beverly Faculty of Exact Sciences, Tel-Aviv University
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Oriental_hornet#Solar_energy_harvesting

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Campi, Interazioni e Probabilità

“Ma il probiema è molto più profondo. Einstein ha capito che lo spazio e il tempo sono manifestazioni di un campo fisico: il campo gravitazionale. Bohr, Heisenberg e Dirac hanno capito che ogni campo fisico è quantistico: granulare, probabilistico, e si manifesta nelle interazioni. Ne segue che anche lo spazio e il tempo devono essere oggetti quantistici con queste strane proprietà”
– Carlo Rovelli, “La Realtà Non È Come Ci Appare”, Raffaello Cortina Editore, ISBN 9788860306418


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Tutti Gli Oceani del Sistema Solare

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Siamo abituati a pensare al nostro pianeta come al “pianeta di acqua”, visto che circa il 71% della superfice è coperto dal prezioso liquido.

L’esplorazione del sistema solare effettuata con le più avanzate sonde ha rivelato dei dati decisamente sorprendenti. L’acqua è una molecola diffusissima nel nostro sistema! Non siamo l’unico pianeta ad esserne ricco.

In proporzione alla superfice, esistono dei corpi celesti che ne sono forniti molto più noi.
Il professor Abel Méndez è un astrobiologo e scienziato planetario direttore del Planetary Habitability Laboratory dell’università di Puerto Rico ad Arecibo ed è anche l’autore dell’infografica qui riportata (l’originale è reperibile su Twitter: https://twitter.com/ProfAbelMendez).

Cosa significa questa informazione all’atto pratico?
Moltissimo! L’acqua è formata da ossigeno e idrogeno e potrebbe essere una fonte di ossigeno (tramite processi di elettrolisi) per eventuali missioni esplorative del nostro sistema solare, oltre che permettere di sostenere la vita per un breve periodo di tempo, in caso di emergenza.

Questo eviterebbe il trasporto dalla Terra di pesanti scorte che influirebbero sui costi e consumi di carburante per future missioni e colonizzazioni dei pianeti e satelliti esterni.

Inoltre, dove c’è acqua le probabilità di trovare vita aumentano, considerate le strepitose capacità adattative delle creature che dipendono da essa.

Da molti anni si ipotizza la presenza di vita microbiotica sotto le croste ghiacciate dei satelliti giovani. Dopo le missioni Rosetta e New Horizons, ricercatori e scienziati iniziano ad essere timidamente ottimisti (a dispetto dei titoloni roboanti di alcune testate giornalistiche) su cosa ci potrebbe essere sui satelliti dei pianeti giganti e addirittura su Plutone.

Queste forme di vita, ammesso che ci siano, sono molto probabilmente ad uno stadio primitivo sulla scala evolutiva. Scoprire e studiare l’acqua e quindi la probabile vita su altri mondi permetterà di comprendere meglio l’evoluzione della vita sul nostro e di conseguenza il nostro futuro.

RIFERIMENTI

– https://twitter.com/ProfAbelMendez
– http://phl.upr.edu/
– http://www.esa.int/ESA
– http://www.jpl.nasa.gov/
– https://www.nasa.gov/topics/solarsystem/index.html


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Una colorata ghirlanda di numeri: Matematica e Fiori

Se pensiamo alla Matematica, forse ci vengono in mente paesaggi aridi, desolati e costellati da solidi spigolosi e grigi che non penseremmo mai di regalare come tenero gesto di corteggiamento.
Eppure in un magnifico mazzo di rose, magari decorato da felci e ranuncoli c’è tanta di quella Matematica che c’è da perderci felicemente la testa!
Procediamo con ordine. La serie di Fibonacci è quella serie di numeri che inizia con:

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…

e va avanti all’infinito e può essere formalizzata con la seguente formula:

Fibn = Fibn-1 + Fibn-2

La serie di Fibonacci è legata, grazie agli studi di Johannes Kepler del 1611, alla costante Φ, il numero aureo: scoprì che il rapporto fra due numeri consecutivi della serie di Fibonacci approssimava via via, sempre più precisamente, il numero aureo.

La dimostrazione fu fornita un secolo dopo con la scoperta della formula generatrice della serie di Fibonacci ad opera di Jacques Binet, anche se era probabilmente già nota ad Eulero.

Φ a sua volta è legato alla spirale aurea: una spirale, ricordiamolo, è una curva dotata di un fattore di accrescimento b. Nel caso di b = 0 otteniamo una circonferenza, se b > 0 la curva accresce verso l’esterno.

Se b = Φ abbiamo proprio la spirale aurea.

Questo tipo di spirale abbonda in Natura, specialmente nel regno Vegetale. L’esempio più canonico è la disposizione dei semi del girasole al centro dell’infiorescenza. Ma anche i petali della rosa sono disposti secondo uno schema spiraliforme, esattamente come i petali di alcune specie di ranuncoli e come buona parte dei fiori ad impollinazione zoogama (ovvero i fiori che sfruttano gli animali per trasportare il polline).

Come mai questa struttura è stata così prediletta dall’evoluzione? La spiegazione più comunemente accettata è stata quella della funzionalità: a quanto pare la spirale aurea è quella che permette, ad esempio nell’infiorescenza del girasole, di accumulare il maggior numero di semi nello spazio a disposizione.

Nella rosa invece permette di accumulare il maggior numero di petali.
Ricordiamo che I petali hanno una funzione vitale per un fiore. Il loro insieme forma la corolla che è la struttura predisposta per l’impollinazione.

Soprattutto per quelle specie di piante che utilizzano animali impollinatori per la riproduzione (insetti, uccelli e mammiferi) è vitale avere corolle abbondanti, appariscenti, profumate e che attirino l’attenzione. Più ce ne sono, più è facile per l’animale impollinatore trovare la strada giusta.

La struttura dei fiori ad impollinazione zoogama ha le caratteristiche di una “pista di atterraggio” ovvero di guidare gli animali verso gli stami e i pistilli; in alcuni casi si tratta di strisce vivacemente colorate che guidano verso il centro del fiore e in altri, come nella rosa, si tratta di spirali convergenti.

Abbiamo preso in esame due esempi ma, rimanendo nel campo della botanica si può accennare alla fillotassi, la scienza che utilizza la Matematica per studiare la distribuzione nello spazio delle piante.

É grazie alla fillotassi che è stato dimostrato che anche la distribuzione delle foglie su un ramo segue una distribuzione spiraliforme con dei coefficenti (detti quozienti di fillotassi) che hanno al numeratore e al denominatore sempre e solo numeri appartenenti alla serie di Fibonacci.

I rami del pero e del salice hanno un quoziente di fillotassi di 3/8 mentre il melo, l’albicocco e alcune querce hanno un quoziente di 2/5. Questi numeri significano che ogni 3 giri si susseguono 8 rami; nel secondo esempio ogni due giri, cinque rami.

Questo rapporto permette di massimizzare l’esposizione di ogni foglia al sole, permettendo quindi la maggior resa della fotosintesi clorofilliana. [AG]

‪#‎noidiminerva‬ ‪#‎botanica‬ ‪#‎matematica‬ ‪#‎fibonacci‬

RIFERIMENTI

  • Mario Livio, La sezione aurea, Milano, BUR Rizzoli, Maggio 2012
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Phyllotaxis
  • Takuya Okabe, Vascular phyllotaxis transition and an evolutionary mechanism of phyllotaxis (https://arxiv.org/pdf/1207.2838.pdf)

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Il pallottoliere del negromante

È la seconda pietra della meccanica quantistica a venire trovata, la chiave più difficile: l’aspetto relazionale di tutte le cose. Gli elettroni non esistono sempre. Esistono solo quando interagiscono. Si materializzano in un luogo quando sbattono contro qualcosa d’altro. I “salti quantici” da un’orbita all’altra sono il loro solo modo di essere reali: un elettrone è un insieme di salti da un’interazione all’altra. Quando nessuno lo disturba, un elettrone non è in alcun luogo. Invece che scrivere posizione e velocità dell’elettrone, Heisenberg scrive tabelle di numeri. Moltiplica e divide tabelle di numeri, che rappresentano possibili interazioni dell’elettrone. E come da un magico pallottoliere di un negromante, i risultati dei suoi calcoli quadrano perfettamente con tutto quanto è stato osservato. Sono le prime vere equazioni fondamentali della meccanica quantistica. Da allora, queste equazioni non faranno che funzionare, funzionare, funzionare. Fino a oggi, incredibile a dirsi, non hanno ancora mai sbagliato.

~ La Realtà Non È Come Ci Appare, La Struttura Elementare Delle Cose (Carlo Rovelli per Raffaello Cortina Editore; collana Scienza e Idee; ISBN 9788860306418) ~


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Fruitloopery

Fruitloopery non è un termine che ricorre spesso negli articoli scientifici italiani, sostituito da un più casereccio “bufala” eppure i colleghi d’oltreoceano lo usano spesso al posto di tanti altri aggettivi che indicano la stessa identica cosa. Abbiamo provato a capire il significato e l’origine di questo termine ed abbiamo scoperto… Tanti anellini colorati! Letteralmente!

Seppure la sua origine è vagamente denigratoria, il suo significato attuale è quanto mai elegante e identifica l’utilizzo inappropriato e senza cognizione di causa del linguaggio scientifico allo scopo di aumentare la credibilità di un concetto.

I fruit loops sono meglio conosciuti negli US come “Froot Loops” e sono degli anellini di cereali multicolori, ampiamente usati per colazione. Non credo che qualcuno li abbia mai assaggati (nonostante siano aquistabili su Amazon) ma non fosse per il loro aspetto vivace, la curiosità è tanta!

Froot-Loops-Cereal-BowlAll’inizio, a causa dei loro colori sgargianti, fruitloop era un insulto, sinonimo di omosessuale.

Attraverso vari passaggi, si è passati ad identificare qualcosa di palesemente artefatto fino ad approdare al signficato attuale.

Una descrizione brillante la si trova nel libro The Quantum Moment (W. W. Norton & Company, 13 Ottobre 2014) scritto da Robert P. Crease & Alfred Scharff Goldhaber edito in Italia con il titolo “Ogni cosa è indeterminata, la rivoluzione dei quanti dal gatto di Schrödinger a David Foster Wallace” e pubblicato nella collana “Le Scienze”:

In 2005 Mike Holderness, a freelance contributor to New Scientist, wrote of “professional dissidents” who are given the oxygen of publicity by those journalists who “divide all stories into precisely two sides that get equal space: too often the reality-based community Versus fruitloops and/or special interests.” Language needed a term like that, and Holderness’s choice was inspired. “Fruitloopery” became the New Scientist’s generic word for advertisers’ use of science either unverifiably or wildly out of context. Fruitloopery indicators in ads include the words quanta, tachyons, vibrational energies, or restructured water, especially in combination.

Ma c’è un riferimento che risale al 2002 che si trova nel Sydney Morning Herald (Australia, 4 Ottobre 2002) firmato da Robin Oliver: “Me and Mrs Jones and I have got a thing going on, and you should get in on the act

Here is a very different sort of medicine man. Meet Dr Fruitloop well, you can call him Dr Peter Spitzer if you prefer, but fruitloopery has been his game, for he is one of three inspired Australian doctors who decided to work posing as clowns among children in East Timor and even if it was for only a fortnight bring a little bit of light and laughter into the shattered lives of the young patients they would treat.

Secondo Steven Flax dal sito Word Spy, questo termine è stato utilizzato almeno dal 1982 come un modo stravagante per descrivere qualcuno un po’ folle, sbadato o strano. Questa associazione è stata facilitata dal termine gergale “loopy” risalente addirittura al 1925 con il significato di “pazzo” o “bizzarro”.

Cosa sono oggi le fruitloopery? L’esempio più eclatante che ancora oggi ha ripercussioni, a volte seriamente preoccupanti è la corrente del misticismo quantistico inaugurato “ufficialmente” nel 1975 da Gary Zukav e il suo “The Dancing Wu Li Masters”, Alex Comfort e il suo “Reality and Empathy” e Fritjof Capra con il “tao della fisica”.

Ma precedente al dottor Capra, esisteva un gruppo di fisici californiani che fecero della “fisica creativa” uno strumento in bilico tra una sincera ricerca di risposte e un guazzabuglio lisergico con poche parvenze di scienza: è rimasta leggendaria l’interpretazione della canzone dei Beatles, “Being for the Benefit of Mr. Kite” in cui Mr. K. (che «sfiderà il mondo») rappresentava la costante di Boltzmann (k, legata all’entropia) mentre Mr. H. (che fa i salti mortali) simboleggiava la costante di Plank (h). Tale gruppo fu il Fundamental Fysiks Group che comunque ha fatto del bene (anche se Capra proviene in linea diretta proprio dal quel gruppo).

Una analisi storica distaccata e lucida, però, ci ricorda come il dott. Zukav non è che fosse proprio stabile e sano da un punto di vista psicofisico (secondo il libro Spiritual Partnership dello stesso Zukav, 2010, Harper One. p. 121.

Sarfatti (a sinistra) con il fisico Fred Alan Wolf a Parigi, 1973

ISBN 978-0-06-145850-7) e che aveva dei contatti negli anni ’70 proprio con Fritjof Capra e con Jack Sarfatti cofondatore del Fundamental Fysiks Group e che nessuno in quel periodo era esente dall’assumere sostanze di ogni tipo e che guarda caso tutti si sono incontrati nella west coast degli anni ’70, leggendario centro di consumo di sostanze psicotrope e di circolazione di idee che mescolavano filosofie orientali, fantascienza, confusione lisergica e tante belle speranze.

Inoltre il Fundamental Fysiks Group riuniva sicuramente laureati in Fisica Teorica (anche se erano i laureati usciti dal boom delle “lauree facili” in quella materia del periodo 1968-1972 ed erano praticamente tutti disoccupati) ma nessuno di loro aveva la benchè minima cognizione di filosofia, metafisica o altre materie analoghe che invece erano il 50% delle argomentazioni del gruppo.

In tempi più recenti, basta pensare a come l’aggettivo quantistico è appiccicato in malo modo a praticamente qualsiasi cosa per dare parvenza di autorevolezza e aura di mistero.

  • Medicina quantistica
  • Meditazione quantistica
  • Cucina quantistica
  • Telepatia quantistica
  • Uncinetto quantistico.

D’accordo, l’ultima è una aggiunta di fantasia ma non stupirebbe più di tanto se la trovassimo, prima o poi, soprattutto su Facebook.

Per fare un esempio: parliamo di Grigory Petrovich Grabovoy, un ben noto imbroglione che si è fatto notare più volte per le sue incredibili affermazioni sul riportare in vita i morti, curare il cancro e l’AIDS con modalità totalmente stregonesche e totalmente inefficaci e senza il benchè minimo riscontro.

Costui ha presentato a Marsala, in provincia di Trapani, lo scorso 25 Settembre 2017, un macchinario ovviamente quantistico con delle proprietà strabilianti (a sinistra il trafiletto del giornale locale di Marsala che parlava dell’evento).

L’organizzatore di tale evento ha così descritto su Facebook le proprietà del macchinario del dott. Gabrovoi:

Ulteriori informazioni reperite al numero di telefono disponibile hanno anche fornito il prezzo di tale macchinario che è esattamente € 9.600,00 divisibili in 8 quote in multiproprietà da € 1.200,00. Più IVA, naturalmente.

Non credo sia necessario specificare che tale macchinario è un accozzaglia ben confezionata di chissà cosa che non fa nulla di quello che promette e che tutte le spiegazioni che vengono offerte a riguardo sono un meraviglioso esempio di fruitloopery in azione.

Per concludere, prendete un qualsiasi sostantivo e provate ad abbinare l’aggettivo in questione. Fatelo ad una festa e probabilmente il vostro tasso di popolarità inizierà a salire. A meno che non incontriate un fisico, o una fisica.

In quel caso è meglio che torniate a casa a studiare e di buona lena.


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La Matematica di Doraemon

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Ammetto che non me lo sarei mai aspettato! Che l’anime Doraemon fosse didattico e che spesso trattasse argomenti piuttosto interessanti come i paradossi del viaggio nel tempo o alcune questioni di Fisica è cosa abbastanza risaputa (per chi segue questo anime, per lo meno) ma che arrivasse ad insegnare il valore delle serie esponenziali mi ha colpito molto!

Sto parlando dell’episodio n° 114 della 4a stagione: 「バイバイン」 – Baibain 

andato in onda il 14 Marzo 2016 con il nome “Il moltiplicsir”.

In questo episodio, Doraemon presta a Nobita uno dei suoi ciuski (al solito…), un liquido che duplica l’oggetto sul quale è deposto e il ragazzino versa qualche goccia su un dolcetto (no, non i favolosi dorayaki!).

Il problema è che il raddoppiamento è esponenziale!

  • Al tempo t0 c’è un dolcetto
  • al tempo t1 ce ne sono 2
  • al tempo t2 ce ne sono 4
  • al tempo t3 ce ne sono 8

Quindi la regola che se ne deduce è che al tempo tn ce ne sono 2n e la duplicazione avviene ogni cinque minuti! Chiaramente Doraemon è terrorizzato quando capisce che Nobita non ha mangiato subito tutti i dolcetti perchè “nel giro di 3 ore ci saranno 137.438.953.471 dolcetti!! Ricopriranno tutta la Terra!!!”

60 • 3 = 180 (minuti in tre ore)
180 / 5 = 36 (tasso di moltiplicazione dei dolcetti)

In questo caso, dopo 3 ore ci saranno effettivamente

T36 = 20 + 21 + 22 + 23 +24 + 25 … + 235 = 137.438.953.471

dolcetti, il che non è effettivamente salubre per la salute del nostro pianeta!

Questo episodio ricorda molto la leggenda indiana dell’inventore degli scacchi Sessa che, come ricompensa per la sua invenzione, chiese un chicco di grano per la prima casella, due per la seconda, quattro per la terza e così via, sempre raddoppiando fino alla 64a casella.

Sembrava una richiesta modesta e Sessa fu deriso da molti: avrebbe potuto chiedere oro o altri benefici e apparentemente si stava accontentando di qualche chilo di grano. Il principe ordinò che la richiesta fosse esaudita ma dopo che i contabili di palazzo ebbero calcolato il numero dei chicchi promessi, la verità venne presto rivelata, si trattava di pagare:

T64 = 20 + 21 + 22 + 23 +24 + 25 … + 263 = 18.446.744.073.709.551.615

chicchi di riso, una quantità tale che i raccolti di tutto il mondo non bastavano a soddisfare! Molti di più dei dolcetti che lo sbadato Nobita ha lasciato proliferare!

Questa serie può essere rappresentata anche come:

\sum\limits_{i=0}^{63} 2^i

 

La leggenda indiana è molto suggestiva ma personalmente preferisco il ciuski di Doraemon…


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